LEMBAR PENGESAHAN

KARYA ILMIAH

Judul : Pengelolaan Sampah menjadi Biogas

Oleh : Dwiska Revananda [1], Muhammad Arief Prakoso [2], Yoga

Putra Pradana [3]

NIM : 1231130088 [1], 1231120096 [2], 1231140074 [3]

Tanggal Pengesahan : 14 September 2012

Ketua Kelompok

Dwiska Revananda

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah kehadirat Allah Illahi Robbi yang telah memberikan

limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan Karya Ilmiah di Politeknik

Negeri Malang ini dapat terselesaikan.

Karya Ilmiah ini tidak dapat terwujud tanpa adanya bantuan dari pihak-pihak

terkait baik secara langsung atau secara tidak langsung. Untuk itu penyusun

menyampaikan terima kasih kepada :

Allah SWT yang telah memberikan kesehatan sehingga penulis dapat

menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini dengan baik.

Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang selalu memberikan dorongan dan

semangat untuk terus maju dan pantang menyerah.

Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya Karya Ilmiah ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Karya Ilmiah ini masih belum

sempurna dan masih banyak kekurangan lain baik dari segi isi maupun penyajian. Oleh

karena itu , penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat

membangun guna proses penyempurnaan karya ini

Penulis berharap agar Karya Ilmiah ini bisa bermanfaat bagi penulis dan

pembaca khususnya bagi adik – adik kami untuk masa sekarang dan masa yang akan

datang.

Malang, 13 September 2012

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...................................................................................... i

DAFTAR ISI ................................................................................................... ii

BAB I. PENDAHULUAN................................................................................ 5

A. Latar Belakang Masalah.......................................................................... 5

B. Rumusan Masalah................................................................................... 6

C. Tujuan Penulisan .................................................................................... 6

D. Manfaat Penulisan................................................................................... 6

E. Metode Penyelesaian............................................................................... 7

BAB II. PENGENALAN BIOGAS.................................................................. 8

A. Pengertian Biogas ................................................................................... 8

B. Sejarah Biogas......................................................................................... 8

C. Prinsip Teknologi.................................................................................... 9

D. Komposisi............................................................................................... 10

BAB III. DASAR TEORI................................................................................. 11

1. Pengolahan Biogas................................................................................... 11

2. Reaktor Biogas......................................................................................... 11

2.1. Reaktor kubah tetap.......................................................................... 12

2.2. Reaktor floating drum...................................................................... 12

2.3. Reaktor balon................................................................................... 13

3. Proses Kerja Biogas................................................................................. 13

BABIV. MANFAAT & KEUNTUNGAN BIOGAS....................................... 14

1. Manfaat dan Kelebihan yang dimiliki Biogas.......................................... 14

BAB V. PENUTUP.......................................................................................... 15

A. Kesimpulan............................................................................................. 15

B. Saran........................................................................................................ 15

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 16

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Krisis energi yang melanda negeri ini diperkirakan masih akan berlangsung

beberapa tahun ke depan. Di tengah persoalan tersebut, pengembangan energi baru dan

terbarukan menjadi solusi alternative. Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang

masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat pennulisan, metode penyelesaian,

dan sistematika penulisan tentang penggunaan biogas sebagai pengganti BBM untuk

penghasil energi.

Dengan timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh

kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, pemerintah mengajak masyarakat untuk

mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama karena kenaikan harga yang mencapai

72 dolar/barel ini termasuk luar biasa ¹. Harga ini membuat harga minyak menjadi yang

tertinggi sepanjang abad 21. Masalah ini memang sulit sebagaimana yang dikatakan oleh

Wakil Presiden Jusuf Kalla bahwa kenaikan harga minyak akan menyebabkan kenaikan

subsidi bahan bakar minyak (BBM) pada APBN 2006. Peryataan selanjutnya dikatakan

oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono yang menyatakan bahwa masyarakat perlu

untuk melakukan penghematan di segala sisi termasuk penggunaan BBM, listrik, air, dan

telepon ². Adapun hal yang menyebabkan keharusan setiap warga untuk melakukan

proses penghematan adalah karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi

merupakan sumber energi fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable). Salah satu

jalan untuk melakukan penghematan BBM adalah dengan mencari sumber energi

alternatif terutama yang dapat diperbarui (renewable).

Sebagai contoh, potensi sumber daya alam yang dapat dikembangkan menjadi

sumber energi adalah batu bara, panas bumi, aliran sungai, angin, matahari, sampah serta

sumber-sumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon jarak. Energi

terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih

sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses

limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa

berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan

seperti jerami, sekam dan daun-daunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian

besar terdiri atas kotoran ternak.

B. Rumusan Masalah

1. Apakah pengertian dari biogas?

2. Efektifkah biogas sebagai pengganti BBM untuk menghasilkan energi?

3. Apa saja bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan biogas?

4. Apa saja kandungan yang dimiliki oleh biogas?

5. Apa perbedaan biogas dengan sumber bahan bakar lainnya?

6. Bagaimana cara menolah biogas?

7. Bagaimana cara pemanfaatan biogas?

C. Tujuan Penulisan

1. Mengetahui pengertian biogas.

2. Mengetahui kandungan yang terdapat dalam biogas.

3. Mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas.

4. Mengetahui cara pemanfaatan dan pengolahan biogas.

D. Manfaat Penulisan

1. Dapat mengetahui perbedaan biogas dengan sumber enrgi bahan bakar lainnya.

2. Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas.

3. Dapat mengetahui cara megolah biogas.

4. Dapat menambah wawasan.

5. Dapat membantu memecahkan masalah akibat kelangkaan BBM sebagi sumber energi.

6. Dapat memotivasi untuk menghasilkan teknologi tepat guna dalam rangka membantu

pemerintah untuk menghemat energi.

E. Metode Penyelesaian

Dalam penulisan karya tulis ilmiah ini menggunakan metode penulisan referensi sumber

pustaka dan rangkuman.

BAB II

PENGENALAN BIOGAS

A. Pengertian Biogas

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan

bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut

anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana.

material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua

tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan

didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri

ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu

penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein,

karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan

asam dari senyawa sederhana.

Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari

proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri

pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi.

Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya

melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik

digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah

peternakan dan municipal solid waste (MSW).

B. Sejarah Biogas

Gas methan sudah lama digunakan oleh warga Mesir, China, dan Roma kuno

untuk dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan, proses fermentasi

lebih lanjut untuk menghasilkan gas methan ini pertama kali ditemukan oleh Alessandro

Volta (1776). Hasil identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry

pada tahun 1806. Dan Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), adalah

orang pertama yang memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun

1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas

dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa antara dua Perang Dunia. Selama Perang

Dunia II, banyak petani di Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas

kecil yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam

memperoleh BBM dan harganya yang murah pada tahun 1950-an, proses pemakaian

biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di negara-negara berkembang kebutuhan akan

sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Oleh karena itu, di India

kegiatan produksi biogas terus dilakukan semenjak abad ke-19. Saat ini, negara

berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini, telah

melakukan berbagai riset dan pengembangan alat penghasil biogas . Selain di negara

berkembang, teknologi biogas juga telah dikembangkan di negara maju seperti Jerman .

C. Prinsip Teknologi

Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses

fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh

bakteri methan sehingga dihasilkan gas methan. Gas methan adalah gas yang

mengandung satu atom C dan 4 atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas methan

yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga dihasilkan energi panas. Bahan organik

yang bisa digunakan sebagai bahan baku industri ini adalah sampah organik, limbah yang

sebagian besar terdiri dari kotoran, dan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman,

seperti jerami dan sebagainya, serta air yang cukup banyak . Proses ini sebetulnya terjadi

secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan

sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung,

Jawa Barat .

Prinsip pembangkit biogas, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan

bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan

pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry), dan pipa penyaluran biogas yang

terbentuk. Di dalam digester ini terdapat bakteri methan yang mengolah limbah bio atau

biomassa dan menghasilkan biogas. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas

tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan

untuk keperluan memasak dan lain-lain .

D. Komposisi

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2),

dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan

ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4).

Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor)

pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor.

Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu :

Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen

sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung

senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di

ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya

karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida

/sulphur trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan

membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang

kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk

meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan.

Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat

menimbukan korosif.

BAB III

PENGOLAHAN, JENIS REAKTOR DAN PROSES KERJA BIOGAS

1 Pengolahan Biogas

Pengolahan biogas banyak macamnya, di antaranya dengan skala besar atau skala

kecil. Keduanya membutuhkan bahan baku yang sama yaitu kotoran atau sampah

organik. Perbedaannya untuk skala besar digunakan untuk menampung energi bagi

masyarakat luas dengan kegiatan atau pekerjaan yang lebih banyak. Contohnya,

pembangkit listrik di pedesaan. Sedangkan skala kecil digunakan untuk menampung

energi bagi usaha atau kegiatan yang lebih personal. Contohnya, salah satu bahan bakar

untuk memproduksi kue donat di pabrik donat. Berikut contoh cara pembuatan biogas:

1. Kotoran sapi kira-kira 1kg atau berapalah dibungkus plastik kemudian di kubur dalam

tanah selama kurang lebih 1-3 bulan

2. Buat wadah untuk tempatnya misalnya gali tanah atau di tong sampah jangan lupa buat

lubang atau apalah untuk nyalurin gas yang dihasilkannya melalui selang

3. Masukkan kotoran sapi tadi ke dalam tempat yang sudah disediakan tadi kemudian

tambahkan kotoran sapi atau sampah organik lain tutup tempatnya tunggu sampai kotoran

sapi tadi diuraikan bakteri.

2 Reaktor Biogas

Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor

jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum), reaktor jenis balon,

jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas

yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum

mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reaktor

balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil.

2.1 Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini

dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini

berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester

sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri

pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan

kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat

karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap

(fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian

ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari

material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah.

Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada

menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan

besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah.

Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian

kubah karena konstruksi tetapnya.

2.2 Reaktor floating drum

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937

sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan

reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan

peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang

berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum

mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas

yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang

terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material

konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah

sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek

dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

2.3 Reaktor balon

Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah

tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan

perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai

digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat.

Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar

dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.

3. Proses Kerja Biogas

Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan

menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut

dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk

keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang

sebagian besar terdiri atas kotoran ternak dengan potongan-potongan kecil sisa-sisa

tanaman, seperti jerami dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak.

Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan

sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali

diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari

limbah yang telah dicerna oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry

atau lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah

matang sebagaimana halnya kompos sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk

tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar

matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung.

BAB IV

MANFAAT DAN KELEBIHAN BIOGAS

1. Manfaat dan Kelebihan yang dimiliki Biogas

1. Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat

termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang

diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah.

2. Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga

akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.

3. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya duatmosfer akan

meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan

mengurangi gas metana di udara.

4. Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak

bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi

anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat

dari limbah.

5. Selain keuntungan energi yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan

menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Meterial ini diperoleh dari sisa

proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan

sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dengan adanya global warming (pemanasan global), berkurang sumber daya alam

yang tidak dapat diperbarui seperti BBM, biogas dapat membantu menyelesaikan

permasalahan yang muncul tentang itu. Biogas merupakan sistem teknologi penghasil

energi dengan menggunakan bahan baku kotoran atau sampah organik. Menerapkan

sistem fermentasi bakteri diciptakanlah alat biogas yang dapat dipergunakan sebagai

penghasil energi dan pembangkit listrik. Bahan yang mudah didapatkan dan biaya yang

tidak mahal sangat membantu masyarakat dalam menyelasaikan permasalahan ekonomi

khususnya dengan naiknya harga BBM.

B. Saran

Dari uraian dan kesimpulan yang telah disusun maka penyusun ingin memberikan

saran:

1. Semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini secara langsung.

2. Teknologi terus dikaji lebih dalam agar dapat menarik masyarakat untuk

menggunakannya.

3. Adanya sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti ilmuan atau pemerintah terhadap

masyarakat luas.

DAFTAR PUSTAKA

1. Asep Bayu, dkk. Biogas sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif.

http://megtech.net/?P=80

2. Burhani Rahman. Biogas Sumber Energi Alternatif.

http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100

3. Franky, dkk. Contoh Karya Ilmiah Kelas X.

http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-karya-ilmiah-kelas-x.html

4. Agung Pambudi. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif. http://www.dikti.go.id

http://ditnaga-dikti.org-admin@dikti.org

5. Agus Mardiansyah. Re: Cara membuat Biogas? bagaimana???.

http://www.blogspot.com-admin@blogsspot.com

6. Juanda, Asep dkk. 2006. Intisari Bahasa dan Sastra Indonesia untuk SMA. Bandung:

Pustaka Setia

RIWAYAT HIDUP

Dwiska Revananda

SD : SDN PANDANWANGI 1 (2006)

SMP : SMP NEGERI 6 MALANG (2009)

SMA : SMK TELKOM SANDHY PUTRA MALANG (2012)

Muhammad Arief Prakoso

SD : SDN Pakuncen Pasuruan (2006)

SMP : SMPN 16 Malang ( 2009 )

SMA : SMK Telkom Sandhy Putra Malang ( 2012 )

Yoga Putra Pradana

SD : SDN Kauman 1 Malang ( 2006 )

SMP : SMPN 9 Malang ( 2009 )

SMA : SMK Telkom Sandhy Putra Malang ( 2012 )